캐버티를 갖는 광대역 부분방전 RF 센서 연구

이승엽(Seung-Yeop Rhee),조기량(Ki-Ryang Cho) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.2

본 논문에서는 다이폴 형태인 기존의 부분방전 센서의 특성을 개선하고자 센서 부분을 사다리꼴 형태로 변형시킴으로써 기존의 부분방전(PD: Partial Discharge) 센서의 단점인 협대역 특성을 개선하였다. 또한 외부부착 센서용으로 사용함에 따라 외부로 부터의 전자파 신호를 원천적으로 차단시킬 수 있는 구조인 캐버티 (Cavity) 구조를 적용함으로써 저자세와 설치의 편리성을 갖는 구조적인 장점을 살리는 부분방전 센서를 제안하고자 한다. 실험 결과 중심주파수 2.45GHz에서 약 70.5%의 광대역(1.59∼3.32GHz) 특성이 있음을 보여, 광대역 특성을 확인할 수 있었다. In this paper, the narrow-band characteristic, which is the disadvantage of the existing the PD sensor, was improved by transforming the sensor shape into a trapezoidal shape to improve the characteristics of the dipole-shaped conventional PD(Patial Discharge) sensor. In addition, by applying a cavity structure, which is a structure that can fundamentally block the electromagnetic wave signal from the outside as it is used for an external sensor, it is a partial discharge sensor that takes advantage of the structural advantages of low cost and convenience of installation. As a result of the experiment, it was shown that there is a broadband characteristic of about 70.5%(1.59∼3.32GHz) at the center frequency of 2.45GHz, and the broadband characteristic was confirmed.

접지가 있는 MCS 선로를 이용한 스텝 임피던스 저역 필터

이승엽(Seung-Yeop Rhee),이용국(Yong-Kook Lee) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.11

본 논문은 접지가 있는 비대칭 CPW(Coplanar Waveguide) 선로를 conformal mapping 방법을 사용하여 해석하였다. 이 방법으로 선로의 준정전계 특성 파라미터인 특성 임피던스와 유효 유전율을 계산하였다. 계산된 결과는 상용 프로그램인 IE3D의 결과와 기존 실험값과 비교했으며, 거의 일치함을 보였다. 그리고 본 논문에 해석한 접지가 있는 비대칭 CPW(MCS: Micro Coplanr Strip) 선로를 이용하여 스텝 임피던스 저역 필터에 적용하였다. 제작된 스텝 임피던스 저역 필터는 일반 마이크로스트립 선로로 구현된 저역 필터 특성과 비교하였다. 제작된 필터의 실험 결과를 모의실험과 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. The MCS(Micro-Coplanar Strip) line with ground has been analyzed. The conformal mapping method is used to calculate the quasi-static effective dielectric constant and characteristic impedance of this MCS line. The computed results of the present work are found to be in good agreement when compared with the results obtained using commercial S/W, IE3D. And in this paper, the stepped-impedance low pass filter is designed and fabricated with MCS lines for improving the frequency responses. The LPF proposed structure has been also designed and implemented to have the sharp attenuation characteristics in stop band. The agreement between simulation and measurement results verify the implemented LPF.

슬롯-결합 선로를 이용한 광대역 90° 쉬프만 위상천이기

이승엽(Seung-Yeop Rhee) 한국전자파학회 2012 한국전자파학회논문지 Vol.23 No.10

본 논문에서는 슬롯-결합 선로를 이용한 개선된 쉬프만 위상천이기를 제안하고자 한다. 제안된 쉬프만 위상천이기는 일반적인 결합 선로와 결합 선로 바로 밑에 단순한 직사각형 모양의 슬롯으로 이루어졌다. 슬롯과 결합된 결합 선로의 두 독립적인 전송 모드인 우 모드와 기 모드의 임피던스와 위상 특성을 계산하여 제안된 쉬프만 위상천이기의 위상 특성을 해석하였다. 본 논문에서는 일반 결합 선로로는 구현이 어려운 높은 임피던스 비를 갖는 90° 쉬프만 위상천이기를 제작하였다. 동작 중심 주파수는 2.4 ㎓로 하였다. 실험 결과, 대역폭은 위상오차 ±5°의 위상천이기에서 약 74.2 %의 밴드폭을 얻었다. 또한, 측정 반사 특성은 동작 대역에서 15.0 ㏈ 이하이며, 삽입 손실은 1.5 ㏈ 이하로 측정되었다. In this paper, an improved Schiffman phase shifter is proposed using slot-coupled lines. It consists of the typical coupled lines and a simple rectangular slot which is placed in the ground plane underneath the coupled lines. Phase responses of the slot-coupled Schiffman phase shifter are analyzed in consideration of the phase velocity of two independent transmission modes and the characteristic impedance of slot-coupled line. The 90° Schiffman phase shifters with high impedance ratio is realized at 2.4 ㎓, which cannot be implemented with the conventional coupled lines. The measured results show that the bandwidth is around 74.2 % within the phase errors ±5°. The measured return loss is found to be better than 15.0 ㏈ and insertion loss is less than 1.5 ㏈ over the operating frequency band.

수직 장착된 결합선로를 이용한 광대역 90° 쉬프만 위상천이기

이승엽(Seung-Yeop Rhee) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.7

본 논문에서는 수직으로 장착된 결합 선로를 이용한 광대역 쉬프만 위상천이기를 제안하고자 한다. 제안된 쉬프만 위상천이기는 일반적인 결합 선로와 결합 선로 바로 위에 별도의 결합선로를 수직으로 장착한 구조로 이루어졌다. 전체 결합 선로의 두 독립적인 전송 모드인 우 모드와 기 모드 각각에 대한 임피던스와 위상 특성을 계산하여 제안된 쉬프만 위상천이기의 위상 특성을 해석하였다. 이를 기반으로 일반 결합 선로로는 구현이 어려운 높은 임피던스 비를 갖는 90° 쉬프만 위상천이기를 제작하였다. 동작 중심 주파수는 2.4 GHz로 하였다. 실험 결과, 오차 ±5°를 만족하는 최대 대역폭은 1.5~3.2 GHz로 70.8 %의 대역폭을 얻었다. 또한, 측정 반사 특성은 동작 대역에서 13.3 dB 이하이며, 삽입 손실은 1.2dB 이하로 측정되었다. In this paper, an broadband Schiffman phase shifter is proposed using vertically installed coupled lines. It consists of the typical coupled lines and a extra coupled lines which is installed vertically on the original coupled lines plane. Phase responses of Schiffman phase shifter with vetically installed coupled lines are analyzed in consideration of the phase velocity of two independent transmission modes and the characteristic impedances. The 90° Schiffman phase shifters with high impedance ratio is realized at 2.4 GHz, which cannot be implemented with the conventional coupled lines. The measured results show that the bandwidth is 1.5~3.2 GHz(70.8 %) within the phase errors ±5°. The measured return loss is found to be better than 12.4 dB and insertion loss is less than 1.2 dB over the operating frequency band.

수정된 Inset 급전선과 단일 슬롯을 이용한 이중대역 마이크로스트립 안테나

이승엽(Seung-Yeop Rhee) 한국전자파학회 2016 한국전자파학회논문지 Vol.27 No.9

본 논문에서는 수정된 inset 급전 구조와 단일 슬롯이 장하된 이중대역 마이크로스트립 안테나에 대해 연구하였다. 수정된 inset 급전선은 x방향의 수직 inset 급전선과 전체 inset 급전선의 길이를 줄이기 위해 추가된 y방향의 수평 inset 급전선으로 구성된다. 임피던스 정합을 위한 급전선의 전체 길이는 수평 inset 급전선의 길이를 조절함으로써 구현된다. 낮은 공진 주파수와 높은 공진 주파수 간의 비율도 슬롯의 치수를 변화시킴으로써 쉽게 얻을 수 있었다. 또한, 슬롯의 길이와 위치가 안테나 대역폭, 입력 임피던스 등에 미치는 영향을 고찰하였다. 안테나를 제작하여 실험한 결과, 공진주파수 간의 비율을 1.25에서 1.88까지 변하게 하였다. 그리고 높은 공진 주파수 방사 패턴인 TM30은 낮은 공진 주파수 방사패턴인 TM10과 거의 같았으며, E평면에서 —20.0 ㏈ 이하의 교차 편파 특성을 보였다. 이러한 결과들로써 본 연구에서 제안된 안테나는 단일 급전 이중 대역 안테나로서 이용될 수 있음을 확인하였다. In this paper, we study the characteristics of dual band microstip antenna with modified inset feeder and a single slot. The modified inset feeder consists of the vertical inset feeder placed in x direction and the horizontal one in y direction for shortening the total length of inset feeder. The optimun feeding position for good impedance matching at two resonant frequencies can be easily found by adjusting the horizontal inset distance. And Various frequency ratios can be simply obtained by the parameters of slot. The measurements for fabricated antenna prototypes are carried out for validation. The measured results show a tunable frequency ratio from 1.25 to 1.88 with the variation of slot parameters. It is worthwhile to point out that the radiation patterns are similar at both bands. and below —20.0 ㏈ of cross polarization level at the E plane.

측면 결합 스트립 선로를 이용한 광대역 프린트 다이폴 안테나

이승엽(Seung-Yeop Rhee) 한국전자통신학회 2022 한국전자통신학회 논문지 Vol.17 No.6

본 논문에서는 3.5GHz 대역에 대해 측면 결합 선로(BCS:Broadside Coupled Striplines)에 의해 공급되는 프린트 다이폴 안테나의 설계 제작에 대해 연구하였다. 프린트 다이폴 안테나의 두 Arm(암)은 각각 기판의 양면에 있습니다. 1×2배열 안테나에 적용된 공급 균형 라인은 BCS입니다. 프린트 다이폴 안테나의 여러 파라미터 연구를 하였고, 시뮬레이션 결과는 최종 실험 데이터와 일치하였다. 실험 결과 원하는 주파수 대역에서 가장 넓은 대역폭을 나타내며 VSWR < 2.0:1 대해 28%의 대역폭을 보였다. 기존 프린트 다이폴 안테나의 단점인 협대역과 배열 시 급전선 특성을 개선할 수 있음을 알 수 있었다. 수평면 방사패턴은 전방향 특성을 보였고 최대 이득은 4.4dBi를 보였다. In this paper, the design of a printed dipole antenna fed by broadside coupled striplines (BCS) for the 3.5GHz band is described. The two fins of the bow tie are, respectively, on the two sides of the substrate. The feeding balanced lines adopted for 1×2 array are the BCS. The obtained numerical results are in good agreement with experimental data. Through experiments with printed dipole antennas of various extended angles, the printed dipole antenna exhibits the wide bandwidth in the desired frequency band, which has a bandwidth of 28% for VSWR < 2.0 : 1. And within this bandwidth, This printed dipole antenna achieves a stable radiation pattern. It is found that the narrow band and feeding for array characteristic which is a disadvantage of the conventional printed dipole antenna can be improved. The radiation pattern showed omnidirectional characteristics and the maximum gain was about 4.4dBi.

이중공진을 위한 슬롯이 부착된 직사각형 슬롯 안테나 연구

김온,이승엽,조기량,이정남,신현식,Kim, On,Rhee, Seung-Yeop,Jo, Ki-Ryang,Lee, Jung-Nam,Shin, Hyun-Sik 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.2

본 논문에서는 CPW 급전된 두 개의 슬롯이 부착된 이중공진 직사각형 슬롯안테나를 제시하였다. 이 안테나는 약 2.1GHz 및 3.3GHz에서 공진되는 이중 안테나로 각 공진 주파수에서 넓은 대역폭을 갖는다. 이들 각 공진 주파수에서 정합하기 위해 CPW inset 구조를 갖도록 하였다. 직사각형 슬롯안테나의 각 파라미터의 변화를 알아보기 위해 여러 안테나를 제작하고, 각 안테나의 특성을 직접 측정하였다. 그리고 이를 분석하여 안테나 설계방법에 대해 고찰하였다. In this paper, a CPW fed rectangular slot antenna loaded with two slots for dual band operation is presented. This antenna operates at about 2.1GHz and 3.3GHz with the broad bandwidth at these frequencies. a CPW inset structure is used to match the antenna at the two seperated frequencies. Some prototypes of the proposed dual frequency antenna have been implemented. Experimental results are presented and discussed.

800MHz 대역 고격리 이중급전 ICS 중계기 안테나

고진현,김건균,이승엽,이종익,Ko, Jin-Hyun,Kim, Gun-Kyun,Rhee, Seung-Yeop,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.5

무선통신 시스템에서 ICS 중계기는 Donor와 Service 사이의 거리를 많이 이격시켜야 높은 격리도를 확보할 수 있는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 음영지역을 해소하여 통화권 영역을 확대하기 위해 높은 격리특성을 갖는 ICS(Interference Cancellation System)중계기 일체형 안테나를 설계하고 제작 및 측정을 통하여 성능을 평가하였다. 대역폭과 이득은 주방사 패치 및 기생 패치의 크기, 스터브 길이 등을 조정하여 구현하였다. 제작된 안테나는 CDMA 이동통신 주파수인 824~894 MHz 대역에서 이득은 3 dBi 이상, 격리도는 -56 dB 이하의 양호한 특성을 나타내었다. Even if ICS(Interference Cancellation System) repeater is used in wireless communication system, it has the disadvantage that it must have enough distance between Donor and Service antenna to be isolated. In this paper, new ICS repeater integrated antenna with high insolation characteristics is designed. The proposed antenna is fabricated for 800MHz and measured. Bandwidth and gain are optimized by changing the stub lengths near main patch and power divider, and also by changing the size of parasitic patch. The fabricated antenna has a return loss less than -13 dB, a gain over 3 dBi, and an isolation between the donor and the server antennas less than -56 dB from 824~894 MHz for CDMA mobile communication. Therefore, the proposed antenna structure can be applied to eliminate the shadow area and to expand the coverage area for any other wireless communication bands.

직사각형 및 삼각형 기생패치를 이용한 860MHz 대역 광대역 적층 마이크로스트립 안테나

고진현,김건균,이승엽,이종익,Ko, Jin-Hyun,Kim, Gun-Kyun,Rhee, Seung-Yeop,Lee, Jong-Ig 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.5

본 논문에서는 직사각형 및 삼각형 기생 패치를 이용한 광대역 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 직사각형 마이크로스트립 패치 위에 직사각형 및 삼각형 모양의 기생 패치들을 적층하여 860MHz대역에서 광대역 특성을 얻었다. 주 방사부인 마이크로스트립안테나와 기생 패치와의 효과적인 결합은 이들 사이에 두꺼운 공기층을 두어 구현하였다. 또한, 이들 공기층 두께와 기생 패치의 위치는 광대역 정합에 중요한 요소임을 알 수 있었다. 제안된 안테나는 향후 소형 트랜시버에 적용하기 위해 $119mm{\times}109mm$ 크기의 소형 접지면 위에 설계 및 제작되었다. FR4기판에 제작된 안테나의 임피던스 대역은 818~919MHz(11.7%)이다. 방사패턴은 기존 마이크로스트립 패치 안테나와 유사했으며, 최대 이득은 주파수 824MHz에서 2.11dBi로 측정되었다. A wideband stacked patch antenna with parasitic elements, rectangular and triangle shaped patches, is proposed. Two different shaped parasitic elements are placed in the above of main rectangular microstrip patch antenna in order to achieve wide bandwidth for 860 MHz band. Coupling between the main patch and parasitic patches is realized by thick air gap. The gap and locations of parasitic patches are found to be the main factor of the wideband impedance matching. The proposed antenna is designed and fabricated on a ground plane with small size of $119mm{\times}109mm$ for application of compact transceivers. The fabricated antenna on an FR4 substrate shows that the minimum measured return loss is below -11.68dB at 824 MHz and an impedance band of 818~919 MHz(11.7%) at 10dB return loss level. The measured radiation patterns are similar to those of a conventional patch antenna with maximum gain of 2.11 dBi at 824 MHz.

동심원 복사구조를 갖는 광대역 원형 링슬롯 마이크로스트립 안테나

신호섭,김남,이승엽,안병철,Shin, Ho-Sub,Kim, Nam,Rhee, Seung-Yeop,Ahn, Bierng-Chearl 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.40 No.9

본 논문에서는 동심원 복사구조와 저임피던스 급전선로를 갖는 광대역 원형 링슬롯 안테나를 제안하였다. 이 안테나는 상대유전율 4.3과 두께 1 mm을 가진 FR-4 기판을 가지고 해석되었다. 제안된 안테나의 측정된 10 dB 임피던스 대역폭은 127.2%(2.17∼9.76 GHz)로써 기존의 원형 링슬롯 안테나의 최고 82% 대역폭보다 훨씬 광대역이다. 또한 실험 결과와 시뮬레이션 결과는 잘 일치한다. 그리고 이 안테나는 원형 링슬롯 안테나보다 크기가 24% 작을 뿐만 아니라 전 주파수 대역에서 4 dBi이상의 고이득을 가진다. The wideband annular ring slot antenna with concentric radiating structure and low impedance feedline has been presented. This antenna has been analyzed in compensation for FR-4 substrate with relative permittivity 4.3 and thickness 1 mm. As the measured 10 dB impedance bandwidth of the proposed antenna is 127.2%(2.17∼9.76 GHz), its bandwidth is much broader than maximum 82% bandwidth of a conventional annular ring slot antenna. Experimental results from 2 to 10 GHz are shown to be in good agreement with the simulation. And this antenna has a high gain above 4 dBi from 2 GHz to 10 GHz as well as a 24% size reduction and 42% area reduction than a circular slot antenna.